К вопросу об экономии времени на передвижение при велосипедном сообщении Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

УДК 629.43

В. Е. ОСИПОВ

Омский государственный технический университет

К ВОПРОСУ ОБ ЭКОНОМИИ ВРЕМЕНИ

НЛ ПЕРЕДВИЖЕНИЕ

ПРИ ВЕЛОСИПЕДНОМ СООБЩЕНИИ

Производится расчет экономии времени на передвижение при включении в систему городского пассажирского транспорта велосипедного компонента.

Концепция устойчивого развития [ 1 ], а также альтернативные подходы [2, 3] имеют в виду экологический аспект как один из ключевых.

К числу экологичных технологий в системах городского пассажирского транспорта относят технологию, связанную с применением велосипеда. Она имеет ряд преимуществ и получила широкое распространение за рубежом [7, 8, 9, 5, 10]. Среди преимуществ выделяют следующие [4; 5, с. 8, 9; 6; 19]: 1) способствует укреплению физического и психического здоровья, 2) выгоден в денежном отношении, 3) благоприятен по отношению к окружающей среде, 4) является ресурсосберегающим, 5)бесшумный, 6) требует малых площадей.

Вопрос о целесообразности адаптации зарубежного опыта требует анализа множества аспектов (в том числе — экономии времени на передвижение).

Для удовлетворения существующего (еще не исследованного) и будущего спросов на велосипедный транспорт требуется создание в рамках системы городского пассажирского транспорта соответствующей инфраструктуры (дорожек, стоянок и т.п.). Рост числа пользователей велосипедного транспорта создаст уменьшение напряженности пассажиропотоков на маршрутах и это, в свою очередь, потребует выбора оптимального управленческого решения. В части времени на передвижение при различных решениях нас интересуют следующие вопросы. Во-первых, насколько изменится время на передвижение пользователя общественного транспорта? Во-вторых, насколько изменится время на передвижение пользователя велосипедного транспорта? В-третьих, каков суммарный годовой баланс изменения времени на передвижение по всему расчетному контингенту пользователей системы ГПТ? В-четвертых, какова функция зависимости суммарного изменения времени на передвижение от доли велосипедного сообщения? Исследованию указанных вопросов и посвящена настоящая статья.

В основу настоящего исследования положена известная [9] модель, в качестве параметров которой приняты имеющиеся статистические данные для Омска 1997 года и других лет.

При этом мы сравниваем несколько вариантов, один из которых является базовым вариантом. Последний не предполагает организации велосипедного сообщения и роста числа пользователей велосипедного транспорта. Предлагаемый вариант предполагает организацию велосипедного сообщения. Он имеет несколько разновидностей, в зависимости от I выбранного управленческого решения.

Мы предполагаем, что в расчетных формулах изменяются только оговоренные величины и величины производные от оговоренных.

Пользователь велосипедного транспорта в ходе передвижении от двери до двери имеет экономию времени

ш ПЕР 1 ПЕР1

где ¿П£Р — среднее время полного передвижения пользователя в базовом варианте, мин; ¿"ПЕР — среднее время передвижения велосипедиста от двери до двери, мин.

Величину 1ПБР вычисляем по известной формуле

[9]:

'ПЕ1' ~~ Iпо 'ож 'те ^п —

| 60 К^„ бп т Х Кн

гН

60 кп

1,1 Рм

юоо-*„-2>//п,)

■ +

(1)

т= Ьм/Ьс,

где 1П0 — время подхода к остановочному пункту и отхода, мин; ¿ож — суммарное время ожидания транспорта в течение полного передвижения, мин; 1ТР — время сетевой поездки, мин; (Л — суммарное время пересадок в течение полного передвижения, мин; Уп — скорость пешехода, км/ч; 8Л — линейная плотность транспортной сети, км/км2; 1П — средняя длина перегона между остановками на линии транспорта, км; К ПЕР — коэффициент пересадочности; /п — маршрутный коэффициент; 1 — коэффициент снижения времени ожидания за счет совмещения маршрутов; Кнп — коэффициент наполнения подвижного состава; Н — часы работы транспортных предприятий; 6И — плотность населения, тыс. чел/км2; — вместимость транспортной единицы 1-го вида, мест; Рм — маршрутная среднесуточная транспортная подвижность населения, поездок на жителя в сутки; Уэ' — эксплуатационная скорость 1-го вида транспорта, км/ч; х1 — удельная суточная работа транспорта 1-го вида, пасс-км/ жит.сут; — среднее время пешего перехода пасса-жиравпроцессе пересадки с одного вида транспорта на другой или с маршрута на маршрут, мин.; 1М - суммарная протяженность всех маршрутов, км.; 1с — протяженность транспортной сети улиц, км.

Входящие в формулу величины вычисляем следующим образом:

8 л = 8с-8н,

Т.о.

365^N'

х.=1000'А /365'Ы,

(2)

(3)

где 8С — обеспеченность транспортной сетью, км./ тыс. жит; О, — объем перевозок пассажиров на транспорте 1-го вида, тыс. чел; N — численность населения города, тыс. чел.; А| — пассажирооборот на транспорте 1-го вида, млн. пасс.-км.

К расчету приняты:

1) данные для Омска 1997 года [18]:

пассажирооборот по видам транспорта общего

пользования (млн. пасс.-км):

— автобусный, А, = 2444;

— троллейбусный, А2 = 291;

— трамвайный, А3= 160;

перевозки пассажиров по видам транспорта общего пользования (тыс. чел):

— автобусный, О, =344298;

— троллейбусный, 02 = 78751;

— трамвайный, 03 = 58914;

численность населения городаЛ^= 1157,7 тыс.чел;

2) другие данные для Омска [9]:

т = 5,2; КПЕР = 1,46; 5С - 0,24 км./тыс. жит., 8Н = 4,5 тыс. жит./ км.2;

3) постоянные и полупостоянные показатели [9]: Н= 19 часов; Л = 0,8; Кнп= 0,3; ^ = 4 км/ч, 1П -- 0,6 км;

4) У/Рлм =15,0, УЭТР0Л =15,5, УЭАВГ=16,0, вместимость трамвая П3 = 136 [9];

5) средние вместимости автобуса и троллейбуса полагаем равными Л, = Пг= (80+ 120)/2 =100.

Расчет дает: 8Л = 1,08 км/км2, Рм =1,14, ¿п0=13,8мин, ¿ож=7,39мин, ^=30,1 мин.

За неимением данных о значении поступаем следующим образом. Зная, что в структуре затрат времени на трудовые передвижения в одну сторону в крупнейших городах (1980 год) время ожидания транспорта и пересадки (ожп = 11 мин [9], находим

1п=1ожп ~ 1ож = 3,6мин.

Отсюда (ПЕР = 54,9 мин.

Положим, что в предлагаемом варианте путь междудверью своего жилища и велосипедной дорожкой велосипедист преодолевает на велосипеде, а путь между пунктом велосипедной стоянки и второй дверью — пешком. Тогда время одного полного передвижения велосипедиста в предлагаемом варианте

0 =ГВ + р

1 пер ' по^ 1 т/>'

(4)

1\р=60.1°п/ис,

2 1а Ъ)

+ »л

1000

где ЬМГ — расстояние между магистральными улицами, м.; — оптимальная скорость велосипедиста, м/с; а — ускорение при разгоне, м/с2; Ь — замедление при торможении, м/с2; — средняя задержка перед светофором, е.; Тц — длительность цикла регулирования светофора, е.; Т3 — продолжительность зеленой фазы, с.

Формула скорости сообщения получена из известной формулы [13] заменой разрешенной на перегоне скорости оптимальной. у0 принята равной 4,44 м/с (16 км/ч), потому что с такой скоростью движется большинство велосипедистов [8].

Значение 1МГ найдено с учетом прямоугольной планировочной схемы:

Ьмг= 1000»— = 1852 м.

Тц принята равной 60 е., Т3 принята равной 35 с.

Максимальное замедление 2,7 м/с2 велосипедиста с тормозом на заднем колесе при торможении на сухом асфальтобетоне [14] корректируем поправочным коэффициентом 0,8 (без блокировки колеса): Ь = 2,7«0,8 = 2,16 м/с2.

Не имея статистических данных о величине ускорения а, вычислим его величину следующим образом.

а = *о/ТРАА,

(6)

где ТРАЗГ - время разгона до скорости у0, с.

Время разгона найдено на основании уравнения баланса сил:

Рв (1) = Ри (I) + Рс (I),

где — сила, развиваемая велосипедистом, Н; РИЦ) — сила инерции, Н; Рс — сила сопротивления воздуха, Н.

М=Рмах■ 2-ф м = т2— ■

сЛ

РСШ = Р-У2,

0 = с„ эм р„/2,

где РМАХ — максимальная горизонтальная сила, прикладываемая ведущим колесом к проезжей части, Н; о)2 — угловая частота вращения шатуна, радиан/с.; т2- полная масса велосипеда кг.; V— скорость велосипедиста, м/с; — коэффициент лобового сопротивления; Бм — миделева площадь, м2; ри — плотность воздуха, кг/м3.

Из уравнения баланса сил получаем [11]:

сГС щ.

А.

щ

Ас * х.

?маХ = хщд-—-ч,

(7)

где гп0 — время подхода к пункту велосипедной стоянки или отхода от него, мин; РТр — время поездки, мин.

Среднее время поездки велосипедиста в одну сторону

(5)

где ¡°п — средняя дальность поездки велосипедиста в одну сторону, км.; ус — скорость сообщения велосипедного транспорта, км/ч.

3600 Т„-Т,

= 15,3 км/ч, ,

где 7, — КПД велосипеда (принимаем равным 0,95);

— максимальная сила, сообщаемая шатуну, Н; Яш — радиус шатуна, м.; Як — радиус колеса, м.; г1,г2 — соответственно числа зубьев меньшей и большей звездочек; т, — масса велосипедиста кг.; д — ускорение свободного падения, м/с2; х ~ безразмерный коэффициент (доля веса тела велосипедиста, прикладываемая к шатуну).

Сл = 1,25 считаем константой и находим из графика [ 15] (аппроксимация формы тела человека круговым цилиндром) и числа Рейнольдса Де=р„ ^А/ц, которое равно 10" — 105 при плотности воздуха рв = = 1,32 кг/м3, характерном размере / = 0,3 м, коэффи-

циенте динамической вязкости воздухар= 17,1 • 10-6 Па» с и значении V, находящемся в диапазоне 1,6 — 16 км/ч. Считаем, что при меньших значениях скорости погрешность, вносимая в уравнение баланса сил константой Са, несущественна.

К расчету принимаем т1 = 70 кг, т2 = 86 кг, г, = 19, гг = 48, = 0,17 м, Ях = 0,71/2 м. [17], Бм = 0,6 м2 [16] (высокая посадка), £=0,5.

Решение уравнения (7) дает время разгона от 0 м/с до 4,44 м/с ТРАЗГ = 12,6 с.

Из (6) получаем а = 0,352 м/с2.

Далее положим, что

1В = [ + / = 1 п 'п^'по

кПЕР-юоо £а, |<по.уп

60

= 8,77 + 0,92 =

= 9,69 км.,

где7п — средняя дальность сетевой поездки пассажира в базовом варианте, км.; 1П0 — расстояние подхода к остановочному пункту и отхода от него в базовом варианте, км.

Тогда из (5) получаем IйТР = 38,1 мин и, принимая = 0,75 мин, из (4) получаем 13ПЕР= 38,8 мин., откуда ¿1(в= 16, 1 мин.

Годовую экономию времени пользователей велосипедного транспорта Ти вычисляем, исходя из годового числа сетевых поездок в базовом варианте (1000«ЕО,)/КЛ£Р, доли р пользователей общественного транспорта, пересевших на велосипеды и теплой части года У:

60

(8)

Считая, что У= 0,75 [11] пример, 0,2, получаем Г„ = 13,3 млн. час.

и, полагая р равным, на-

А1=.К1-Д, 01,-КЬС),, К\=( 1—р>У),

(9)

где А 1(, 01, — соответственно пассажирооборот и объем перевозок по /-му виду транспорта в предлагаемом варианте.

Тогда из (9) и (3) получаем удельные суточные работы в предлагаемом варианте:

х1(=К1«л\.

Подставляя (2) и (3) в слагаемое 1тр формулы (1), получаем:

_ 60-К^

1тт» —

ООО-АЛ 365 -N } _

1,1

)

365 N

60000 Яп 1,1

уА

Уу

Теперь, подставляя в последнюю формулу величины из (9), получаем среднее время сетевой поездки пользователя массового транспорта в предлагаемом варианте:

_ 60000 -КШР

*тр —

у

VI __ 60000 КП£Р

К1

л

VI _

1,1

101,

1,1

у А,

60000 Кда,

1,1

То есть по сравнению с базовым вариантом оно не изменилось. Очевидно, что неизменными являются также и величины и 1П.

При изменении х1. можно регулировать: во-первых, маршрутные интервалы; во-вторых, среднюю вместимость подвижного состава. В зависимости от этого возможны следующие решения.

Вариант 1: никаких действий не предпринимать (сохраняются неизменными маршрутные интервалы (следовательно, и ?ож) и средняя вместимость подвижного состава). Тогда по формуле

'ож

0,06 К11£Р ^ ш-Я Кип-Н

V £(*,/«,)

(10)

О пользователях массового транспорта в предлагаемом варианте

Пусть реализация данного мероприятия приведет лишь к сгруктурным изменениям (т.е. произойдет перераспределение в пользу велосипедноготранспорта неизменного общего объема перевозок).

Положим, что если на время теплой части года У доля пользователей массового транспорта р пересядет на велосипеды, то произойдет пропорциональное уменьшение пассажирооборота и объема перевозок по всем видам массового транспорта:

коэффициент наполнения подвижного состава должен уменьшиться до величины К1 •Кнп.

Общая годовая экономия времени составит

Г= Тв = 13,3 млн. час.

Общая экономия времени линейно зависит от р.

Т, ! Т ! I 1000 Х0< V Л'Я

Кпа, 60

Данный вариант благоприятен в плане экономии времени, но неблагоприятен в плане экологии и влечет рост себестоимости перевозок.

Вариант 2: оставить неизменными коэффициент наполнения и среднюю вместимость подвижного состава. То есть произойдет увеличение маршрутных интервалов, и из формулы (10) получаем среднее время ожидания пользователей массового транспорта в варианте 2:

Г =

ь г\ и/-

Мб ■КПЕРЗлтЛКнпН

¿н-ЕК/п.)

1 0,06 К^р й, ' К1 * ^

1ЕР "А т'Л КнП 'Н

= 10Ж/К\.

Разность среднего времени на полное передвижение в базовом варианте и варианте 2 дает среднюю экономию времени на одну сетевую поездку пользователя массового транспорта в варианте 2; и эта разность будет иметь отрицательное значение:

¿^пер- *"пеР= 'ож - 'Мож = 'ож '(1 - 1/*П =

(11)

Годовое число (1000»£01 сетевых поездок пользователей массового транспорта в предлагаемом варианте образует годовую экономию времени пользователей массового транспорта (вариант 2):

1000 ^Ql, At"

К п

60

Г-*о«Л Р-У

^ eo J i-p-Y

looo V Oj .

----= млн. час. (12)

К ПРО 60

Общая годовая экономия времени составит

Т=тв+ тм = 7,2 млн. час. (13)

Из (8), (12) и (13) очевидно, что общая экономия времени линейно зависит от р.

юоо У10, 1мв-1 I

60

Данный вариант благоприятен в плане экологии, но имеет меньшую (по сравнению с первым вариантом) экономию времени. Кроме того, он влечет небольшой рост себестоимости перевозок за счет увеличения доли постоянных затрат на производство.

Вариант 3: неизменные маршрутные интервалы (10ж) и коэффициент наполнения при уменьшении средних значений вместимости подвижного состава доКЬЛ,

Общая годовая экономия времени и форма зависимости Т(р) такие же, как и в первом варианте.

Данный вариант влечет небольшой рост себестоимости перевозок за счет увеличения доли постоянных затрат на производство и сочетает достоинства: а) варианта 1 в отношении экономии времени, б) варианта 2 в отношении экологии, хотя и уступает ему.

Таким образом, при организации велосипедного сообщения:

1) максимальное среднее значение потерь времени на одно полное передвижение пользователя массового транспорта вычисляется по формуле (11), взятой с обратным знаком; минимальное — равно нулю;

2) пользователь велосипедного транспорта получит экономию времени на одно полное передвижение в размере 16,1 мин;

3) годовая экономия времени на передвижение по всему контингенту всегда положительна и линейно зависит от процента пользователей массового транспорта, пересевших на велосипеды.

Результаты, полученные в данной работе, ранее не публиковались и могут быть полезными для оценки экономической эффективности включения велосипедного компонента в системы городского пассажирского транспорта.

Библиографический список

1. Горшенин. В. XXI век. Ситуационное управление как основа устойчивого развития государства, <http://www.nasledie.ru/oboz/ N5-6_97/5-6_02,HTM >

2. Голубев В. С. Теория "естественного развития" и Россия // Энергия: экономика, техника, экология. 1998. №9. С. 40 — 44.

3. Бестужев-Лада И.В. От глобалистики кальтернативистике. <http://ebook.mpsf.Org/books/l/109-2_chapterl3.html>

4. Осипов В.Е. О германском национальном плане развития велосипедного сообщения // Экономика природопользования и природоохраны. Сборник материалов VT Международной научно-практической конференции. — Пенза, 2003. — С. 97-99. Online version: <http://jose.narod.ru/German.html>.

5. Radverkehrsplan 2002-2012. Internet: http://www.bmvbw.de/ Arüage9134/Radverkehisplan_2002-2012.pdf.

6. Равелль П., РавелльЧ. Среда нашего обитания: В 4-х книгах. Кн. 3. Энергетические проблемы человечества. — М.:Мир, 1995. - С. 274.

7. НарбутА.Н. Биотранспорт. - М.: Знание, 1990; Клинков-штейнГ. И., Афанасьев М. Б. Организация дорожного движения: Учебник для вузов. — М.:Транспорт, 1992. — 207 с.

8. Автомобильные перевозки и организация дорожного движения: Справочник. Пер. с англ. / В. У. Рэнкин, П. Клафи, С. Халберт и др. - М.: Транспорт, 1981. - 592 с.

9. Сафронов Э. А. Транспортные системы городов. — Омск, 1996.

10. <http://www.adfc.de/politik/aktuell/aktu021001,php3>; Константин Шемяк. Каково в Финляндии на велосипеде, http:// www.bicycle.spb.ru/life/finland/shemyak/ (20.02.03).

11. ОсиповВ.Е.Овключениивелосипедногокомпонентавсис-тему городского пассажирского транспорта в условиях юга Западной Сибири. - Омск, 2003. - Деп. в ВИНИТИ 14.05.03 №942-B20Q3.

12. Омский областной статистический ежегодник: Стат. сб. в 2ч. - Омск, 1998.

13. Фишельсон М. С. Городские пути сообщения: Учеб. посо-биедлявуэов. — М.:Высш.шк., 1980. — С. 47.

14. Иларионов В. А. Экспертиза дорожно-транспортных происшествий: Учебник для вузов. — М.: Транспорт, 1989. - 255 с.

15. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Т.7. Физика сплошных сред. - М.:Мир, 1977. - С. 262.

16. Половцев В. Г. От прогулки к велокроссу. - Минск: Полымя, 1989. - 151с.

17. ГОСТ 4750 — 89. Шины пневматические для велосипедов. Технические условия. — М., 1989.

18. Омск в цифрах в 1997 году: Статистический ежегодник/ Облкомстат Омской обл. — Омск, 1998. — 207 с.

19. Transport, environment and health / edited by Carlos Dora and Margaret Phillips (WHO regional publications. European series: No. 89).

ОСИПОВ Вадим Евгеньевич, аспирант кафедры «Конструирование и производство радиоаппаратуры».